Penguatan FRP

1. Survei teknik

Bangunan utamanya berstruktur rangka beton bertulang dengan luas sekitar 6000 m². Bangunan ini terbagi menjadi 3 blok. Awalnya merupakan gedung perkantoran, bangunan ini kini direncanakan untuk dialihfungsikan menjadi pusat perbelanjaan di tiga lantai pertama dan hotel di lantai ketiga.

Untuk memahami kualitas teknik bangunan secara detail, pemilik menugaskan unit inspeksi terkait untuk melakukan inspeksi dan penilaian komprehensif terhadap struktur utama bangunan sebelum renovasi, termasuk deformasi struktur, inspeksi retakan pada bagian struktur yang terlihat, deteksi kekuatan beton dan korosi baja, inspeksi sambungan sambungan, dan sebagainya. Hasil pengujian menunjukkan bahwa kuat tekan beton lokal di Blok III tidak mencapai mutu desain awal, sementara bagian lainnya memenuhi persyaratan desain struktur awal. Melalui deteksi kemiringan, tingkat kemiringan bangunan perkantoran tergolong kecil, yang berada dalam cakupan yang dipersyaratkan oleh Standar Penilaian Keandalan Bangunan Sipil (GB 50292-1999). Selain itu, retakan pada bagian struktur utama yang terlihat terutama terlihat pada dinding pengisi, dan tidak ditemukan retakan pada balok, pelat, dan kolom. Kualitas pondasi juga telah diuji, dan hasilnya berada dalam batas normal. Sejak bangunan ini dibangun masing-masing pada tahun 1970-an dan 1990-an, pemanfaatan fungsinya juga telah berubah, tidak dapat memenuhi persyaratan norma yang berlaku. Oleh karena itu, untuk menjamin penggunaan yang aman dan memenuhi persyaratan fungsional, perlu dilakukan penguatan dan rekonstruksi bangunan secara menyeluruh.

2. Penguatan dan perbaikan

2.1 Prinsip desain tulangan struktural

Selain mempertimbangkan kondisi aktual bangunan, skema perkuatan juga harus memenuhi persyaratan kode desain perkuatan, sehingga bangunan yang diperkuat dapat memenuhi persyaratan penggunaan dan ketahanan gempa. Setelah perkuatan dan transformasi, masa pakai bangunan akan diperpanjang. Pada saat yang sama, beban kerja perkuatan dan transformasi harus dipertimbangkan untuk menghemat biaya.

2.2 Rencana penguatan dan rekonstruksi struktur

2.2.1. Tulangan rangka balok dan kolom

Blok I dan Blok II dirancang dan dibangun pada tahun 1970-an sebagai gedung perkantoran berbingkai bertingkat pertama di kawasan tersebut. Dapat dipahami bahwa desain dan konstruksi pada masa itu sangat hati-hati, terutama dalam proses konstruksi, kebutuhan material bangunan mencapai titik kritis, yang dapat dibuktikan dari hasil uji struktur.

Ukuran jaring kolom di Blok I adalah 3 m pada bukaan, 6 m pada kedalaman, 5,3 m pada kedalaman, 300 mm x 600 mm pada kolom tengah, 300 mm x 500 mm pada kolom samping, dan 250 mm x 550 mm pada balok rangka. Perhitungan dan pengecekan struktur menunjukkan bahwa balok dan kolom rangka asli pada dasarnya memenuhi persyaratan beban layanan setelah transformasi, hanya struktur asli yang memerlukan penanganan seismik dan durabilitas.

Dua skema dipertimbangkan dalam desain: (1) metode perkuatan serat karbon; (2) metode perkuatan pelat baja tempel. Kedua metode perkuatan ini cocok untuk komponen lentur dan tarik dalam kondisi normal. Karena keterbatasan ukuran penampang kolom dan kondisi lainnya, akhirnya, melalui perbandingan, balok rangka blok I dan rencana perkuatan kolom menggunakan perkuatan serat karbon.

Pada saat yang sama, memanfaatkan sepenuhnya persyaratan teknologi konstruksi metode penguatan serat karbon, perekat resin epoksi dilapisi pada permukaan struktur beton asli, dan kain serat karbon melekat erat pada permukaan struktur beton, sehingga keduanya menjadi keseluruhan dan kekuatan baru bersama. Jika bahan pengikat CFRP yang diperkuat mudah menua di bawah sinar matahari langsung, itu akan memengaruhi kekuatan struktural dan masa pakainya, sehingga perlu menambahkan lapisan pelindung di bagian luar CFRP. Konstruksi lapisan pelindung perlu dilakukan setelah resin mengeras. Pada saat ini, lapisan perekat dapat disikat dan disemprotkan pasir halus untuk meningkatkan daya rekatnya. Ini tidak hanya melengkapi penguatan balok dan kolom, tetapi juga meningkatkan kinerja seismik struktur sampai batas tertentu dan memenuhi persyaratan daya tahan.

Blok II adalah struktur bentang tunggal 10,5 m dengan bukaan 4,2-6 m, 350 mm. Perhitungan struktural menunjukkan bahwa kolom rangka asli pada dasarnya memenuhi persyaratan beban layanan setelah transformasi, dan perkuatan balok rangka tidak mencukupi. Oleh karena itu, perlu tidak hanya menangani seismik dan daya tahan struktur asli, tetapi juga untuk memperkuat daya dukung balok rangka. Kolom rangka masih diperkuat dengan CFRP. Ketika diperkuat, lembaran CFRP dililitkan di sekitar kolom secara melingkar, yang dapat meningkatkan kinerja seismik. Mempertimbangkan teknologi konstruksi, masa konstruksi dan biaya, prategang eksternal diadopsi untuk memperkuat balok rangka, dan untai baja relaksasi rendah D15.24 diadopsi. Untuk memastikan daya tahan balok dan kolom rangka, lapisan perekat resin epoksi dapat dilapisi di permukaan, pasir halus dapat disemprotkan, dan akhirnya pengecatan dapat diselesaikan. Pada Blok III, ukuran penampang kolom rangka adalah 300 mm * 350 mm, 350 mm * 350 mm, dan ukuran penampang balok rangka adalah 250 mm * 450 mm dan 250 mm * 570 mm. Perhitungan struktur menunjukkan bahwa balok dan kolom rangka asli tidak dapat memenuhi persyaratan beban layanan setelah rekonstruksi, sehingga perlu untuk memperkuat balok dan kolom asli secara menyeluruh. Metode penampang yang ditingkatkan dan metode baja terikat dipertimbangkan dalam penguatan kolom rangka. Karena keuntungan dari biaya rendah dan daya tahan yang baik, berat mati akan meningkat dan masa konstruksi akan lama. Keuntungan dan kerugian yang terakhir justru berlawanan dengan yang pertama. Menimbang bahwa rentang penguatan kolom di Blok III besar, dan tidak berada di sepanjang jalan, ada lokasi konstruksi tertentu dan kondisi lainnya, metode penampang yang diperbesar akhirnya diadopsi untuk memperkuat kolom. Metode pembesaran penampang, penguatan CFRP dan prategang eksternal dipertimbangkan dalam penguatan balok rangka. Karena tinggi lantai bangunan asli hanya 3,3 m, metode pembesaran penampang dihilangkan terlebih dahulu. Selain itu, struktur blok ketiga merupakan struktur rangka bentang tunggal, sehingga tinggi balok rancangan awal tidak mencukupi. Setelah perhitungan ulang, lendutan balok relatif besar, sehingga tulangan prategang eksternal menjadi pilihan utama. Untuk perawatan durabilitas, metode yang sama seperti pada blok I dan II tetap digunakan.

2.2.2 Penguatan Lantai

Setelah renovasi bangunan, penggunaan batu bata poles atau lantai batu juga telah mengubah fungsi bangunan dari gedung perkantoran menjadi pusat perbelanjaan, sehingga desain beban mati dan beban hidup meningkat. Desain pelat awal adalah pelat berlubang prefabrikasi, sehingga kekuatan dan daya tahannya tidak memenuhi persyaratan, sehingga pelat perlu diperkuat. Dengan mempertimbangkan biaya dan daya tahan, metode penguatan berikut diadopsi: dua lubang melingkar di kedua sisi pelat dibuat alur dari atas, satu tulangan longitudinal ditempatkan di dasar lubang dan satu tulangan longitudinal ditempatkan di permukaan pelat, dan jaring tulangan dua arah berukuran 6 dan 150 mm diletakkan di permukaan pelat. Terakhir, lubang melingkar di kedua sisi dituang dan dipadatkan dengan beton batu halus C25, dan permukaan pelat ditebalkan 50 mm. Pada saat yang sama, perlu dilakukan pemadatan dengan pemadatan beton alih-alih perataan permukaan dekoratif, sehingga tinggi efektif pelat berpori yang diperkuat tidak kurang dari 120 mm, dan pelat berpori yang diperkuat setara dengan pelat slot berusuk. Selain itu, permukaan pelat ditambahkan gluten, dan pengecoran beton di ujung pelat harus dipadatkan, sehingga pelat bentang tunggal dapat diubah menjadi pelat menerus. Instruksi perkuatan juga mensyaratkan penanganan bidang struktur beton baru dan lama.

3. Epilog

Proyek ini telah digunakan setelah desain dan konstruksi, dan pengguna telah memberikan respons yang baik. Praktik perancangan teknik menunjukkan bahwa dalam perancangan rekayasa perkuatan yang kompleks, tidak hanya persyaratan spesifikasi desain yang harus dipenuhi, tetapi juga esensinya harus dipahami secara fleksibel sehingga metode perkuatan menjadi sederhana dan praktis untuk memenuhi kebutuhan proyek perkuatan skala besar.